金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間(jian)腐蝕點腐蝕(shi)應力腐蝕(shi)、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕是不銹(xiu)鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不銹鋼雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)腐(fu)蝕又叫孔蝕,是(shi)最常(chang)見(jian)的局部腐(fu)蝕形式之一。它是(shi)因(yin)為金屬表面某個局部由于微電(dian)池作(zuo)用,出(chu)現一些腐(fu)蝕小孔,并向深處發展(zhan)。在(zai)不(bu)銹鋼表面存在(zai)雜質、污物以(yi)及缺(que)陷部位鈍化膜損壞而(er)生銹或在(zai)海水中使用的不(bu)銹鋼,即會(hui)出(chu)現點(dian)腐(fu)蝕(孔蝕)。


  點腐(fu)蝕(shi)的破(po)壞(huai)性和隱患性較大(da)。發生點腐(fu)蝕(shi)時(shi),雖然金(jin)屬的失重不大(da),但由于陽極(ji)面(mian)積(ji)非常小,陽極(ji)上流過(guo)的腐(fu)蝕(shi)電(dian)流密(mi)度(du)很大(da),造成較高(gao)的金(jin)屬溶(rong)解速度(du),嚴(yan)重時(shi)可使(shi)金(jin)屬設(she)備穿孔破(po)壞(huai)。點腐(fu)蝕(shi)還會使(shi)晶間腐(fu)蝕(shi)、剝蝕(shi)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂和腐(fu)蝕(shi)疲勞等加劇(ju),在很多情況下是(shi)這些局部(bu)腐(fu)蝕(shi)的起源。


  為防止不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)發生點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi)),應選(xuan)擇含(han)高鉻、鎳、鉬(mu)、氮的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),提高不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)純度(du)并降(jiang)低不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)不(bu)(bu)均勻性(xing)。選(xuan)擇鈍化和鈍化能(neng)力強(qiang)的(de)材(cai)料是(shi)防止不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)有力措施。



3. 縫(feng)隙腐蝕


  在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質的作用下,不(bu)銹(xiu)鋼縫(feng)(feng)隙出(chu)現腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)一般根據縫(feng)(feng)隙形狀(zhuang)的不(bu)同而(er)具有一定的外形。輕微(wei)時,縫(feng)(feng)隙內為一般腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),嚴重時多為片狀(zhuang)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)或潰(kui)瘍狀(zhuang)。


  所有能(neng)引(yin)起腐蝕的(de)(de)介(jie)(jie)質都能(neng)引(yin)起縫隙(xi)腐蝕。不銹鋼表面若(ruo)存在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)夾雜物(wu)(金(jin)(jin)屬(shu)(shu)微粒、灰塵、臟物(wu)、砂粒、海生物(wu)),或者是(shi)結構上的(de)(de)原因,如螺(luo)栓(shuan)聯接(jie)、鉚接(jie)、墊片與非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)接(jie)觸等所形成的(de)(de)縫隙(xi),在這些情況下不銹鋼零件若(ruo)與腐蝕介(jie)(jie)質接(jie)觸,便會(hui)發生縫隙(xi)腐蝕。特別是(shi)在氯離子的(de)(de)環境中,縫隙(xi)腐蝕最(zui)為常見(jian)。


  不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)縫隙腐(fu)蝕(shi)主要是因為縫隙內的(de)(de)溶液酸化(hua)、缺氧而引起的(de)(de)鈍化(hua)膜破壞。因此防止不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼縫隙腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)有力措施是:選擇含高(gao)鉻、鎳、鉬、氮的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼鈍化(hua)膜的(de)(de)穩(wen)定性和鈍化(hua)、再鈍化(hua)的(de)(de)能力,提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)純(chun)度,并降低不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)性。



4. 應(ying)力腐蝕


  應力腐蝕(shi)是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)在持久拉(la)應力(包括外加(jia)載荷(he)、熱應力及冷(leng)加(jia)工、熱加(jia)工或焊接后的(de)殘(can)留應力等)和特定(ding)的(de)腐蝕(shi)介質的(de)共同作用下出現(xian)的(de)脆性(xing)開裂。它(ta)是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)局部腐蝕(shi)破壞中最常見、危害最大的(de)一(yi)種腐蝕(shi)形式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引(yin)起(qi)Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼(gang)應力腐蝕常見(jian)的介(jie)質有(you):


   a. 各種(zhong)氯化物或含氯化物的溶液。


   b. 海水(shui)、鹽水(shui)、河水(shui)、井水(shui)、水(shui)蒸氣和海洋性大氣。


   c. 氫氧化物,例如NaOH、KOH的水溶液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫酸和亞硫酸鹽;連多硫酸;硫化氫水溶液。


    表2-1列出了(le)引起Cr-Ni奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼腐蝕(shi)的介質和條件(jian)。



 對于(yu)應力腐蝕斷裂,通(tong)常通(tong)過正確(que)選材可(ke)以予以控制(zhi)。


   a. 在高(gao)濃度氯(lv)化(hua)物中(zhong),通(tong)常選擇鎳含(han)量(liang)高(gao)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、高(gao)硅Cr-N不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


   b. 在產生晶間氯化物應力腐蝕的環境中,可(ke)選擇含(han)Ti、Nb的奧氏(shi)體不銹鋼(經穩定化處理)、超(chao)低碳或控氮奧氏(shi)體不銹鋼。


   c. 在(zai)(zai)含(han)(han)氯(lv)離(li)子(zi)的水溶液中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),當在(zai)(zai)低(di)于60℃的低(di)濃度(du)氯(lv)離(li)子(zi)介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),無(wu)濃縮或富(fu)集(ji)可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)18-8型(xing)、18-12-2型(xing)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)、Cr18Mo2鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)18-5-Mo雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在(zai)(zai)低(di)于60℃的低(di)濃度(du)氯(lv)離(li)子(zi)介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(濃縮、富(fu)集(ji)),可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)Cr18Mo2鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)18-5-Mo雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在(zai)(zai)低(di)于60℃高濃度(du)氯(lv)離(li)子(zi)介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(有濃縮、富(fu)集(ji)),可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),以及w(Cr)22%~25%并(bing)含(han)(han)Mo的雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在(zai)(zai)60~200℃低(di)濃度(du)氯(lv)離(li)子(zi)介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(濃縮、富(fu)集(ji)),可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)18-5型(xing)、22-5型(xing)、25-5型(xing)雙(shuang)(shuang)相(xiang)含(han)(han)Mo不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)高Cr、Mo、Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)(zai)200~350℃低(di)濃度(du)氯(lv)離(li)子(zi)(濃縮、富(fu)集(ji))介質中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金、Cr30Ni60Fe10鎳基合金。


   d. 在(zai)含NaOH的水溶液(ye)(ye)中,當(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸(fei)騰溫(wen)度(du)≤120可選18-8或18-12-2型奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);當(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在(zai)85℃的NaOH水溶液(ye)(ye)中,可選用(yong)超低碳18-8型奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、Cr26Mo1 鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)等。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲勞腐蝕


  疲(pi)勞腐蝕(shi)是(shi)不(bu)銹鋼零(ling)件(jian)在腐蝕(shi)介質(zhi)與交(jiao)變應力的共同作用下發生腐蝕(shi)進而引起零(ling)件(jian)的破(po)損現象。疲(pi)勞腐蝕(shi)的特點是(shi)產生腐蝕(shi)坑和(he)大量裂縫(feng),以致金屬(shu)的機械疲(pi)勞極限不(bu)復存在;裂縫(feng)多半穿晶(jing)粒,一般不(bu)分枝;裂縫(feng)端(duan)部(bu)較鈍;斷(duan)口大部(bu)為腐蝕(shi)產物所覆蓋,小部(bu)呈脆性裂縫(feng)破(po)壞。


  導致疲勞(lao)腐(fu)蝕的活性介質有酸性介質、氯化(hua)物(wu)、含(han)H2S、SO2和O2的氣(qi)體(ti)以及其(qi)他能(neng)產(chan)生腐(fu)蝕的介質。


  為(wei)了防止疲(pi)勞腐(fu)蝕的產生(sheng),不銹(xiu)鋼應(ying)具備(bei)良好的耐點蝕性能和(he)高(gao)(gao)強(qiang)度(du),因(yin)此(ci)應(ying)選擇含(han)Cr、Mo較高(gao)(gao)的馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)鋼,超級奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼,以及(ji)高(gao)(gao)鉻、鉬(mu)、氮含(han)量(liang)的雙相不銹(xiu)鋼,典型(xing)的鋼號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然在選(xuan)擇不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)性的(de)過程中,要根據(ju)實際情(qing)況,分析(xi)產生(sheng)腐蝕(shi)的(de)原因,并(bing)根據(ju)腐蝕(shi)特點進行試驗,總結出(chu)最佳方案再選(xuan)擇耐蝕(shi)性好的(de)、經濟上(shang)合理的(de)、市場上(shang)有的(de)不銹(xiu)鋼材(cai)料。





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